Résultats

8.3.3.1 Estimation du trafic

Avant de présenter les résultats en termes de taux de livraison, délai, puissance et cycle d’occupation du médium, nous illustrons les performances du mécanisme d’estimation de trafic proposé pour SARI-MAC. La Figure 8.10 représente l’évolution du trafic supporté par un nœud relai lors d’une simulation (courbe en dessous, rouge) et le trafic estimé par ce même nœud relai (courbe supérieure, bleue).

On constate ainsi que le mécanisme proposé fournit une estimation fidèle du trafic réel, i.e. les variations de trafic sont correctement détectées et représentées. On note par ailleurs

Figure 8.10 – Estimation du trafic par SARI-MAC

que l’estimation présente une légère sur-estimation du trafic réel ( 10%), et ce, afin de tenir compte des fluctuations potentielles du trafic.

8.3.3.2 Taux de livraison

Dans la Section précédente, nous avons montré que SARI-MAC estimait fidèlement le volume de trafic supporté par les nœuds relais. Nous vérifions maintenant qu’il est en mesure de satisfaire les exigences de taux de livraison. Les résultats observés pour SARI-MAC et RI-SARI-MAC sont reportés sur la figure 8.11.

On constate en premier lieu que le taux de livraison atteint avec SARI-MAC respecte l’exigence de taux de livraison, et ce, sur l’ensemble de la plage de trafic considérée. La fréquence d’émission des trames d’annonce est donc suffisante pour supporter le volume de trafic. Ce constat indique que mécanisme d’auto-adaptation de SARI-MAC assure effica-cement le respect de la contrainte sur le taux de livraison.

RI-MAC présente des taux de livraison comparables à ceux de SARI-MAC sur le do-maine 1, c’est à dire pour des trafics jusqu’à une trame par jour et par nœud capteur relayé. Au delà de ce volume de trafic (domaine 2), le protocole RI-MAC présente une baisse du taux de livraison qui, pour certaines configurations (périodes de trames d’annonces les plus grandes), entraînent un non respect des exigences de taux de livraison.

8.3.3.3 Délai de livraison

Nous nous intéressons ici à l’exigence de délai de livraison et regardons les résultats obtenus par SARI-MAC et RI-MAC (Fig. 8.12).

La courbe de SARI-MAC présente deux comportements selon le trafic supporté par le nœud relai. Dans le domaine 1, correspondant aux trafics inférieurs à une trame par quin-zaine de jours, le délai moyen de livraison des trames de données est d’environ 6h et reste constant. Dans le domaine 2, soit plus d’une trame par quinzaine de jours, le délai moyen diminue lorsque le trafic augmente. Ce comportement trouve son explication dans les équa-tions 8.4. SARI-MAC adapte en effet la fréquence d’envoi des trames d’annonces au trafic à supporter et à l’exigence sur le délai de livraison. Dans cette étude, le délai maximum

Figure 8.11 – Taux de livraison comparé

Figure 8.12 – Délai comparé

toléré est de 12h, la durée maximale de la période d’émission des trames d’annonce est donc de 12h quand bien même le temps d’inter-arrivées des trames de données au nœud relai est supérieur à 12h (domaine 1). Dans ces conditions, en raison de la distribution uniforme des instants de génération des trames de données, le délai moyen observé est de la moitié de la période d’annonce, soit 6h. Le domaine 2 correspond à un temps d’inter-arrivées entre trames de données inférieur à 12h. Dans ce domaine, SARI-MAC adapte donc la fréquence d’envoi des trames d’annonce à la fréquence de génération des trames de données. Lorsque le volume de trafic supporté augmente, la période d’envoi des trames d’annonce diminue,

et donc le délai observé diminue aussi.

Avec RI-MAC, la période d’envoi des trames d’annonce est constante. Il en résulte un délai constant d’une durée équivalente à la moitié de la période d’envoi des trames d’annonce.

De ces résultats, on déduit que SARI-MAC adapte avec succès la période d’envoi des trames d’annonce aux exigences de délai et au trafic supporté par les nœuds relais. 8.3.3.4 Puissance dissipée

Figure 8.13 – Puissance dissipée comparée (nœuds capteurs)

Nous venons d’analyser les performances de SARI-MAC et RI-MAC en termes de délai et de taux de livraison et nous constatons que les deux protocoles satisfont les exigences de Qualité de Service lorsque le trafic est inférieur à 1 trame par jour et par capteur. Lorsque le trafic est supérieur à 1 trame par jour et par capteur, SARI-MAC satisfait également les exigences de Qualité de Service alors que RI-MAC nécessite un paramétrage adéquat afin de garantir le taux de livraison (période des trames d’annonces inférieure à 2500s).

Nous étudions en premier lieu la consommation des nœuds capteurs relayés (Fig. 8.13). Notre étude montre que SARI-MAC présente une consommation équivalente voire infé-rieure à celle des différentes instances de RI-MAC. Pour les trafics supérieurs à 1 trame par jour et par capteur, la consommation de SARI-MAC est d’environ 10 à 50% inférieure à celle de l’instance la moins énergivore de RI-MAC.

La consommation observée aux nœuds relais (Fig. 8.14) présente un contraste beaucoup plus fort entre les deux protocoles. SAMAC consomme en effet deux fois moins que RI-MAC dans sa configuration la moins énergivore (Tannonce= 5000 s).

Par ailleurs, on note que la configuration de RI-MAC la moins consommatrice du point de vue des nœuds relais est également la plus consommatrice du point de vue des nœuds capteurs. Il n’existe donc pas une configuration globalement optimale de RI-MAC pour les volumes de trafic cibles, le choix de la configuration devant être adaptée aux contraintes sur les nœuds relais et les nœuds relayés.

Figure 8.14 – Puissance dissipée comparée (nœuds relais)

8.3.3.5 Occupation du médium

La Figure 8.15 représente le temps pendant lequel un nœud relai émet sur le médium radio dans sa tâche de collecte des trames des nœuds relayés.

Figure 8.15 – Occupation du médium par les nœuds relais

On note que SARI-MAC présente l’occupation du médium la plus faible des deux protocoles, quelle que soit la configuration de RI-MAC retenue dans cette étude. De fait, SARI-MAC est moins susceptible que RI-MAC de dégrader les performances des nœuds capteurs transmettant directement au concentrateur.

Afin d’illustrer et quantifier l’impact de l’occupation du médium par les nœuds relais, nous considérons le scénario suivant : un réseau de capteurs longue portée est composé de

5000 nœuds capteurs transmettant directement à la passerelle selon le protocole ALOHA et de 5 nœuds relais. Compte-tenu de l’existence des nœuds relais, nous faisons l’hypothèse que les trames à destination de la passerelle sont émises au débit maximum de 4800bits/s. Nous supposons également que les nœuds relayés n’interfèrent pas avec les nœuds non relayés et que les nœuds relais sont rattachés à la passerelle via un médium de communication distinct. Ainsi, seuls les trames des nœuds relais à destination des nœuds relayés et des nœuds non relayés interfèrent.

La figure 8.16 illustre, pour ce scénario, l’influence de l’occupation du médium par les nœuds relais sur le taux de collision attendu sur les trames émises directement à la pas-serelle. Ces résultats confirment l’intérêt d’un mécanisme ajustant la fréquence d’émission des trames d’annonce au trafic à supporter, i.e. réduire le nombre de trames d’annonces lorsque le trafic à supporter ne le nécessite pas.

Figure 8.16 – Influence de l’occupation du médium par les nœuds relais sur le taux de collision des trames des nœuds capteurs non relayés à la passerelle

8.3.4 Synthèse des résultats

Cette étude comparative entre SARI-MAC et RI-MAC montre que le mécanisme d’auto-adaptation des paramètres de fonctionnement de SARI-MAC permet à notre proposition de satisfaire les exigences de Qualité de Service pour une large plage de volume de trafic.

En outre, les performances de SARI-MAC excèdent celles des différentes configurations de RI-MAC, quel que soit le volume de trafic considéré, et ce, avec une configuration initiale non optimisée pour chaque scénario. SARI-MAC exhibe en effet les meilleurs taux de livraison, la plus faible consommation énergétique, tant pour les nœuds capteurs que pour les nœuds relais, et une moindre interférence avec les communications directes à la passerelle tout en respectant les exigences de délai.